JP2018097990A - 磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

【目的】磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置が給電手段と加熱手段とから構成され、給電手段から放射される高い磁束密度の変動磁界が放射され、加熱手段において変動磁界に誘導結合して起電力を生じあるいは渦電流損を生じて発熱することによって加熱調理器具および／あるいは加熱装置を効率良く加熱する。【解決手段】給電コイルおよび／あるいは受電コイルを非飽和状態とし、非共振状態とし、共振状態に近い非共振状態とし、負荷Ｑ値を５０以下とし、あるいはこれらの組合せとし、給電コイルに周波数が４１ＭＨｚ以下の交流電源によって励磁電流を供給し、給電コイルから変動磁界を放射させ、放射された変動磁界によって受電コイルに起電力を誘起させ、受電コイル自身の損失抵抗によって直接発熱して調理器具内を加熱し、あるいは金属鍋の底面に誘導結合して渦電流損が発生して加熱し、高効率の磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を実現できる。【選択図】図１

Description

この発明は、給電コイルから放射される変動磁界に誘導結合する受電コイルが抵抗線材を用いて閉ループコイルとして構成され、前記受電コイルが温度制御手段を介して閉ループコイルを構成し、受電コイルに誘起する起電力によって前記抵抗線材が加熱され、加熱手段の内部を加熱する磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を実現するためのものである。

従来から、給電コイルと誘導結合する受電コイルを用いる電磁誘導加熱装置あるいは電磁誘導機器が提案されている。（例えば、特許文献１〜２）
特開Ｈ４−３４１７９０号 特開２０１４−１３６０２３号 特開２０１４−１５４５３２号

特許文献１に記載されている従来の「電磁誘導加熱装置」によれば、「 高周波駆動回路により印加されたコイルを直接加熱に使用する加熱用のコイルと印加されたコイルにより誘起する受電コイルを設けて、その受電コイルにより発熱するヒータを備え、調理物を上下両面から加熱できる電磁調理器を得るために、本体側に加熱用コイルとその外側に設けた送電用コイルを備え、補助加熱部材側に送電用のコイルと対応した位置に受電用コイルを備え、受電用コイルには抵抗線発熱体を接続させ、加熱容器内の調理物は加熱用コイルと抵抗線発熱体とにより加熱される構成とした」とされている。

特許文献２に記載されている従来の「ＩＨ調理器用土鍋」によれば、「陶磁器製の土鍋本体１と、この土鍋本体１の内側底面１０ａに設けられ、ＩＨ調理器９０の加熱コイル９２によって土鍋本体１を加熱可能な加熱プレート５とを備えている。加熱プレート５は、鋳鉄等の磁性体を含有する第１発熱部７、９と、加熱コイルの周回方向と交差する方向で第１発熱部７、９を分断しつつ第１発熱部７、９と一体的に設けられ、整磁合金を含有する第２発熱部８とからなる。」とされている。

特許文献３に記載されている従来の「電磁誘導機器」によれば、「電磁誘導加熱調理器から非接触で電力供給され電磁誘導加熱調理器に組み込まれた加熱コイルの形状や大きさの異なる被加熱物であっても均一に加熱することができる電磁誘導機器を提供するために、被加熱物４００を加熱する加熱コイル１２０と、加熱コイルに供給する電力を電磁磁界誘導加熱調理器から電磁誘導作用によって受電する受電コイル１１０と、受電コイルから加熱コイルに通電可能に接続する加熱コイル接続手段１４０を備え、加熱コイルは縦と横との少なくとも何れか一方の外形を受電コイルの外形よりも大きくする。」とされている。

前記特許文献１おいては、加熱用コイルにより誘起する受電コイルを設け、前記受電用コイルにより発熱するヒータを備え、別に設けた送電用コイルと対応した受電用コイルとは別の抵抗線発熱体を接続しており、装置が複雑になる問題点があり、前記特許文献２では、陶磁器製の土鍋を用いているが、土鍋本体に加熱用プレート５を設け、加熱コイル５を土鍋の周辺に設けて加熱コイル９２によって誘導加熱しており、加熱効率の面で不利となる問題点があり、一方、前記特許文献３では、加熱用コイルに対向する受電コイルを設け、当該受電コイルとは別に加熱用コイルを別に設けて接続しており、機器が複雑となり、経済性を損ねるなどの問題点がある。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、給電コイルから変動磁界を放射し、前記放射された変動磁界が受電コイルと誘導結合することによって生じる起電力をよって受電コイル自体が発熱する、最新の非接触電力伝送技術を用いた、磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に提供することを目的とする。

この発明に係わる磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置は、最新の非接触電力伝送技術を適用するものであり、給電コイルおよび／あるいは受電コイルを、非飽和状態とし、非共振状態とし、共振状態に近い非共振状態とし、負荷Ｑを２０以下とし、四角形のコイルとし、丸形のコイルとし、あるいはこれらの組合せとし、前記給電コイルに周波数が４１ＭＨｚ以下の比較的に低い周波数の交流電源を駆動して励磁電流を供給し、前記給電コイルから変動磁界を放射させ、給電コイルから放射される変動磁界に誘導結合する受電コイルが抵抗線材を用いた閉ループコイルとして構成され、前記受電コイルが温度制御手段を介して閉ループコイルを構成し、受電コイルに誘起する起電力によって前記抵抗線材が加熱され、前記受信コイルを内蔵する加熱手段を内部から加熱することによって、調理器具あるいは装置を加熱する。
なお、前記受電コイルの抵抗線材としてＰＴＣヒータを用いることにより、発熱手段と温度制御手段とを兼備えた閉ループコイルを安価に実現できるメリットが得られる。

この発明の磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置は、受電コイルに誘起した起電力によって、抵抗線材を用いて閉ループコイルを構成する受電コイル自身が発熱することによって、調理器内に設けられた加熱手段を内部から加熱し、前記調理器内の食材を加熱して調理を行うことができる、磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に実現できる利点がある。

本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の断面図 本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の等価回路 本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の他の断面図

図１から図３、および請求項１に示すように、変動磁界によって誘導加熱する磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置において、前記磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置が、少なくとも、給電コイルと、受電コイルと、配電手段と、加熱手段とから構成され、前記給電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、２０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、あるいはこれらの組合せであり、前記受電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、２０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、抵抗線材を用いた閉ループコイルであり、温度制御手段を接続した閉ループコイルであり、あるいはこれらの組合せであり、

前記配電手段が、前記給電コイルに４１ＭＨｚ以下の交流電源を、直接駆動し、周波数を変換して駆動し、トランスを接続して駆動し、位相調整手段を直列に接続して駆動し、位相調整手段を並列に接続して駆動し、リアクタを接続して駆動し、給電制御手段を接続して駆動し、あるいはこれらを組み合わせて駆動して、前記給電コイルから変動磁界を放射させ、前記加熱手段が、前記受電コイルを含み、耐熱容器を含み、耐熱絶縁物を含み、緩衝材を含み、耐熱容器に設けられ、耐熱絶縁物に設けられ、前記受電コイルに誘起する起電力によって加熱され、前記受電コイルの抵抗線材によって加熱され、温度制御手段によって温度上昇が制御され、あるいはこれらの組合せによって磁界誘導加熱を行う。

前記給電コイルと受電コイルとが、水平方向に対向し、垂直方向に対向し、あるいはこれらの組合せで対向し、前記配電手段が、前記給電コイルに５０Ｈｚから４１ＭＨｚを超える交流電源を、直接駆動し、周波数を変換して駆動し、トランスを接続して駆動し、位相調整手段を直列に接続して駆動し、位相調整手段を並列に接続して駆動し、リアクタを接続して駆動し、給電制御手段を接続して駆動し、給電手段を接続して駆動し、あるいはこれらを組み合わせて駆動して、前記給電コイルから高出力の変動磁界を放射させ、

前記受電手段が、前記給電コイルから放射された高出力の変動磁界によって前記受電コイルに誘起する起電力を、直接出力し、インピーダンス変換手段を介して出力し、トランスを介して出力し、位相調整手段を直列に接続して出力し、位相調整手段を並列に接続して出力し、受電制御手段を接続して出力し、周波数手段を介して出力し、整流手段を接続し直流電圧に変換して出力し、蓄電手段に接続して出力し、あるいはこれらを組合せて出力する。

また、図１から図３および請求項２に示すように、前記受電コイルが、1回巻の閉ループコイルであり、1回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻の閉ループコイルであり、複数回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、スパイラル巻の閉ループコイルであり、スパイラル巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、前記複数組の抵抗値が各組毎に設定され、前記複数組の発熱量が各組毎に設定され、あるいはこれらの組合せであり、かつ前記給電コイルと水平方向に対向している。
また、図１から図３、および請求項３に示すように、前記受電コイルが、非共振状態であり、抵抗線材により閉ループコイルを構成し、温度制御手段を介して閉ループコイルを構成し、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３、および請求項４に示すように、前記抵抗線材が、ニクロム線材であり、カーボンファイバー材であり、炭素系素材であり、ＰＴＣ線材であり、ＰＴＣコード材であり、あるいはこれらの組合せである。

また、図１から図３、および請求項５に示すように、前記温度抑制手段が、サーモスタットであり、ＰＴＣヒータであり、温度フューズであり、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３、および請求項６に示すように、前記受電コイルが、ＰＴＣヒータで構成され、前記抵抗線材と温度調整手段とを兼備え、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３、および請求項７に示すように、前記給電コイルが、前記給電コイルが、リッツ線で構成され、テープ状の平打ち導体で構成され、平角導体で構成され、低損失の導電材で構成され、あるいはこれらの組合せで構成される。

また、図１から図３、および請求項８に示すように、前記受電コイルが、テープ状の平打ち抵抗線あるいは平角抵抗線を用いて構成され、前記平打ち抵抗線と耐熱性の絶縁物とをサンドイッチ状に重ね合わされてフラットワイズ巻とし、中空抵抗線として用いられ、全体を耐熱絶縁良熱伝導材に封じられ、陶磁器に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱ガラスに緩衝手段を設けて封じられ、耐熱性樹脂に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱絶縁良熱伝導材により充填され、あるいはこれらを組合せて加熱手段としてユニット化される。
また、図１から図３、および請求項９に示すように、前記加熱手段が、調理器具の内底に設けられ、調理器具の内蓋に設けられ、調理器具の内側壁に設けられ、鍋に設けられ、皿に設けられ、ポットに設けられ、グリルに設けられ、オーブンに設けられ、融着手段によって加熱対象物に融着されて設けられ、あるいはこれらを組合せて設けられる。

また、図１から図３、および請求項１０に示すように、前記受電コイルに誘起する起電力が、前記給電コイルに駈動される交流電源の電圧に依存し、前記給電コイルに駈動される励磁電流に依存し、前記給電コイルの形状に依存し、前記給電コイルの誘導性リアクタンスに依存し、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に依存し、前記給電コイルの巻き数に依存し、前記受電コイルの巻き数に依存し、前記給電コイルと受電コイルとの巻線比に依存し、前記給電コイルの面積に依存し、前記受電コイルの面積に依存し、前記給電コイルの磁性体の透磁率に依存し、前記受電コイルの磁性体の透磁率に依存し、あるいはこれらの組合せに依存する。

また、図１から図３、および請求項１１に示すように、前記加熱手段が、単数でかつ複数個所に配置され、複数組でかつ複数個所に配置され、加熱対象物の周辺部に配置され、あるいはこれらの組合せで加熱器具あるいは加熱装置に配置される。
また、図１から図３、および請求項１２に示すように、前記受電コイルの巻き数と面積との積を、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に対応し、前記給電コイルと受電コイルとの位置関係に対応し、前記加熱手段の容量に対応し、あるいはこれらの組合せに対応して設定する。

また、図１から図３、および請求項１３に示すように、前記交流電源の周波数が、前記給電コイルと受電コイルとの何れか一方あるいは両方を非共振状態で動作可能とする周波数帯であり、３０ｋHz以下の周波数帯であり、高周波利用設備に割り当てられた周波数帯であり、ＩＳＭバンドに割当てられた周波数帯であり、あるいはこれらの組合せである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の断面図であり、１１は配電手段、１２は加熱手段、２１は給電コイル、２２は受電コイル（図示せず、加熱手段１２に含む）、２３は交流電源、２４は耐熱絶縁盤、１００は調理鍋である。
ここで、前記給電コイル１１は非飽和状態で有り、非共振状態であり、共振状態に近い非飽和状態で有り、Ｑ値が２０以下であり、前記受電コイル２２が抵抗線材を用いた閉ループコイルであり、温度制御手段を接続して閉ループコイルを構成し、前記給電コイルと受電コイルとが間隔を隔てて水平方向に対向しているものとする。

また、前記給電コイル２１は、駆動する交流電源２３によって、磁束密度が飽和しない構成であり、磁束密度が飽和しない構造であり、大電流を駆動できる空心であり、あるいはこれらの組合せとする。
また、前記給電手段１１が、前記給電コイル２１に、周波数が４１ＭＨｚ以下の交流電源を、直接駈動し、トランスを介して駆動し、位相制御手段を直列に接続して駈動し、位相制御手段を並列に接続して駈動し、リアクタを介して駆動し、周波数を変換して駆動し、あるいはこれらの組合せで大電流の励磁電流を供給し、前記給電コイルから高出力の変動磁界を放射させ、前記加熱手段１２が、内蔵する受電コイル２２に誘起する起電力を、前記受電コイル自身が抵抗線材用いた閉ループコイルによって熱エネルギーに変換し、全体として磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に構成する。

なお、前記給電コイル１１を駆動する交流電源の電圧をEin*Sin(ωt)とし、前記給電コイル１１のインダクタンスをL1とし、ω=2πf=変動磁界の角周波数とすると、前記給電コイルに駈動される励磁電流Iin(A)は、Iin=(Ein/ωL1)Cos(ωt)となり、大きな励磁電流となるので、前記給電コイルと並列に位相調整手段（図示せず）を接続することで、前記交流電源に流れる励磁電流を給電コイルと並列に接続する位相調整手段との間で循環させ、負荷力率を改善した状態で、前記給電コイルに大きな励磁電流を流すことができる。

また、前記給電コイルの半径をa1、面積をS1、巻き数をN1とすると、前記給電コイルから距離Z(m)の位置で生じる磁束密度Bは、前記給電コイルと受電コイルとが水平方向に対向し、相対距離をD=(a1^2+Z^2)^(1/2)で表すと、ビオ・サバールの法則により、
B={(Ein/ωL1)*(μ0*N1*S1)/[2π(a1^2+Z^2)^(3/2)]}Cos(ωt)={(Ein/ωL1)*(μ0*N1*S1)/(2π*D^3)}Cos(ωt) −−（１）
となる。

そこで、前記給電コイルと受電コイルとが円形コイルの場合、円形コイルのインダクタンスが近似式として、L1=1.94*10^-6*N1^2*S1から求められ、前記受電コイルの巻数をN2とし、前記受電コイルの面積をS2とし、μ0=4π*10E-7とすると、前記受電コイルに誘起する起電力Eoutは、ファラデーの法則より、
Eout=-dΦ/dt=-N2*S2*dB/dt={[(Ein/10)*((N2/N1)*S2)]/D^3]}Sin(ωt)−−（２）
となり、交流電源の電圧と同相であり、抵抗線材を用いた受電コイルの損失抵抗をR(Ω)とし、受電コイルのルアクタンスをωL2(Ω)とすると、受電コイルに消費される電力P(W)は、P=(Eout)^2/(R+jωL2)となり、ωL2＜RとすることでP=((Eout)^2/R)となり、負荷力率が改善され、実効電力が消費されることになる。
特に、受電コイルの抵抗線材としてカーボンファイバー材あるいは炭素系素材を用いると、抵抗率が高く、遠赤外線を放射できるメリットが得られる。

一方、前記受電コイルに実効電力が消費されると、それと等価な実効電力が交流電源から給電されることになるが、前記給電コイルのリアクタンスωL1(Ω)と受電コイルの損失抵抗をR(Ω)とすると、前記給電コイルの負荷ＱがQ=(ωL1/R)となり、交流電源に対する負荷力率がΦ=(100*R)/(R^2+(ωL2)^2)となることから、ωL1＜Rの場合には、給電コイルの負荷ＱがQ=(ωL1/R)として２０以下となり、負荷力率が80%以上に高くなり、前記給電コイルから放射される電磁波が抑制され、給電効率を高くすることができる。
また、前記配電手段１１には、交流電源の起動停止、加熱電力の切替え、加熱時間の設定、あるいはこれらを組合せた機能を付加できる。

また、前記加熱手段が複数組であり、各々の加熱手段と前記給電コイルとの間隔に差がある場合には、各々の受電コイルに誘起する起電力に差が生じるので、各々の受電コイルの巻き数、面積、抵抗線材の損失抵抗、あるいはこれらの組合せを最適な値に設定することで必要な加熱電力を得ることができる。
また、前記加熱手段の温度上昇を抑制するために、サーモスタット、ＰＴＣヒータ、温度フューズ、あるいはこれらの組合せによる温度制御手段を前記受電コイルに接続して閉ループコイルを構成する必要があり、特に、ＰＴＣヒータを用いると、抵抗線材と温度制御手段を兼備えるメリットが得られる。
また、前記受電コイルを１回巻または複数回巻の閉ループコイルとし、面積の異なる複数組の閉ループコイルを配列することで、器具内あるいは装置内の加熱分布を調整することができる。

また、前記給電コイルの下側に非磁性体の良導体板を配置することで、交流電源部に生じる渦電流損を軽減するとともに、前記良導体板とは逆方向に向けて変動磁界の放射を増大させる効果が期待できる。
また、前記給電コイルから放射される変動磁界の磁力線の方向が一定方向に反射するように、前記良導電体板を湾曲させ、あるいは少なくとも１面が開放された良導電体のケースとすることで、電磁波あるいは誘導磁界の放射を抑制し、前記給電コイルの利得あるいは指向性の改善が期待できる。

また、前記受電コイルに誘起する起電力が、前記給電コイルに駈動される交流電源の電圧に依存し、前記給電コイルの誘導性リアクタンスに依存し、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に依存し、前記受電コイルの巻き数と給電コイルの巻き数との比に依存し、前記受電コイルの面積に依存し、前記受電コイルの磁性体の比透磁率に依存し、あるいはこれらの組合せに依存することから、これらのパラメータを組み合わせることで、誘起する起電力従って加熱電力を試算して最適化することができる。
また、前記給電コイルに、短辺の厚みが表皮効果によって損失抵抗が大きくならない範囲内の平打ち導体を用い、導体と絶縁物とをサンドウイッチ状に巻き回すことでフラットワイズ巻とし、表皮効果による損失の増加を軽減することができる。

図２は、本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の等価回路であり、１２は加熱手段、２１は給電コイル、２２は受電コイル、２３は交流電源、３１は受電コイルの損失抵抗、３２は温度制御手段である。
ここで、受電コイル２２と、損失抵抗３１と、温度制御手段３２とによって閉ループコイルを構成し、前記閉ループコイルには高力率の電流が流れるものとする。

また、前記受電コイルに誘起する起電力は前記（２）式によって求められ、受電コイルの巻き数、面積、抵抗線材の損失抵抗、あるいはこれらの組合せを各加熱手段ごとに設定することで、各受電コイルの発熱量を均一化し、あるいは必要な分布に設定できる。
また、交流電源は、商用周波数の交流電源を整流して直流電源とし、ハープブリッジあるいはフルブリッジのインバータによって周波数が41MHz以下の交流電源に変換し、給電コイル２１に大きな励磁電流を供給する。

また、前記給電コイル２１と、受電コイル２２とは、共に空心であり、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、水平方向に対向しており、あるいはこれらの組合せであり、給電コイル側には大きな励磁電流を駆動して高出力の変動磁界を放射し、受電コイルに高出力の起電力を誘起し、当該受電コイル自身の損失抵抗によって熱エネルギーに変換される。
なお、給電コイルには常時大きな励磁電流が流れるので、前記給電コイルと、並列接続の位相調整手段（図示せず）、直列接続の位相調整手段（図示せず）、あるいはこれらの組合せを接続し、共振状態に近い非共振状態とすることで、力率を改善することができる。

また、前記給電コイルを、平打ち導体によって構成し、前記平打ち導体と高誘電率の絶縁物とをサンドイッチ状に重ね合わせてフラットワイズ巻とし、一方、前記受電コイルは、調理鍋の内底に設けられ、調理鍋の内蓋に設けられ、調理鍋の内側壁に設けられ、あるいはこれらを組合せて加熱手段を構成する。
また、前記温度抑制手段３２が、サーモスタットであり、ＰＴＣヒータであり、温度フューズであり、あるいはこれらの組合せによって構成することで、加熱手段の温度上昇を抑え、加熱による損傷を防止することができる。

また、前記受電コイルが、ＰＴＣヒータで構成され、前記抵抗線材と温度調整手段とを兼備え、陶磁器に直接あるいは緩衝手段を介して設けられ、耐熱ガラス器内に直接あるいは緩衝手段を介して設けられ、あるいはこれらの組合せで設けられる。
また、前記緩衝手段が、抵抗線材を空洞とし、蛇腹状とし、絶縁粉末（シーズ）を用い、あるいはこれらの組合せである。

図３は、本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の他の断面図であり、１１は配電手段、１２ａ、１２ｂは加熱手段、２１は給電コイル、２２ａ、２２ｂは受電コイル（図示せず）、２３は交流電源、２４は耐熱絶縁盤、１００は陶磁器製の鍋である。
ここで、前記給電コイル１１は非飽和状態で有り、非共振状態であり、共振状態に近い非飽和状態で有り、負荷Ｑ値が２０以下であり、前記受電コイル２２ａから２２ｄが、抵抗線材を用いる閉ループコイルであり、お互いに間隔を隔て、水平方向に対向しているものとする。

また、前記給電コイルは、駆動する交流電源によって、磁束密度が飽和しない構成であり、磁束密度が飽和しない構造であり、大電流を駆動できる空心であり、あるいはこれらの組合せとする必要がある。
また、前記給電手段１１が、前記給電コイル２１に、周波数が４１ＭＨｚ以下の交流電源を、直接駈動し、トランスを介して駆動し、位相制御手段を直列に接続して駈動し、位相制御手段を並列に接続して駈動し、リアクタを介して駆動し、周波数を変換して駆動し、あるいはこれらの組合せで大電流の励磁電流を駆動し、前記給電コイルから高出力の変動磁界を放射させ、前記加熱手段１２ａ、１２ｂが、前記受電コイル２２ａ、２２ｂに誘起する起電力を自身の抵抗線材によって熱エネルギーに変換し、全体として磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に構成する。

また、加熱手段１２ａは陶磁器製の鍋１００の内底部分に設けられ、下方から食材を加熱し、加熱手段１２ｂは陶磁器製の鍋の内蓋部分設けられ、上方から食材を加熱することができる。
また、前記加熱手段が複数組であるので、各々の加熱手段と前記給電コイルと間隔に差がある場合には、前記受電コイルに誘起する起電力が異なるので、前記各々の受電コイルの巻き数と、コイルの面積と、抵抗線材の損失抵抗と、あるいはこれらの組合せを異なる値に設定する必要がある。

例えば、鍋底に設ける加熱手段１２ａは給電コイルに近いため、巻き数を少なくし、コイルの面積を小さくし、損失抵抗を大きくするなどの対策を行い、加熱手段１２ｂは給電コイルから遠いので、受電コイルの巻き数を多くし、コイルの面積を大きくするなどの対策を行うことで、上下間でバランスのとれた加熱が可能となる。
また、本構成は、魚焼き器、ピザ釜、あるいは類似の調理器具として、上下および/あるいは周辺から加熱する調理器具に適用すると効果的である。

以上の説明では、本発明を調理器具に適用する場合について述べたが、その他の工業分野でも、部分的に加熱を要する場合、あるいは液体中の攪拌機を容器の外側から動作させる場合など、多様な磁界誘導加熱機器あるいは磁界誘導加熱装置として展開が可能となる。

本発明は上記のように構成されているため、本発明を利用して、既存の磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置に、非接触電力伝送技術を適用することで、広範囲な用途への応用あるいは適用が可能である。

１１ 給電手段
１２、１２ａ、１２ｂ 加熱手段
２１ 給電コイル
２２ 受電コイル
２３ 交流電源
２４ 耐熱絶縁盤
３１ 受信コイルの損失抵抗
３２ 温度制御手段
１００ 調理鍋

この発明は、変動磁界によって誘導加熱する磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置が、給電手段と加熱手段とから構成され、前記給電手段から放射される高い磁束密度の変動磁界が放射され、前記加熱手段において前記変動磁界に誘導結合して起電力を生じあるいは渦電流損を生じて発熱することによって、加熱調理器具および／あるいは加熱装置を効率良く加熱するためのものである。

従来から、給電コイルと誘導結合する受電コイルを用いる電磁誘導加熱装置あるいは電磁誘導機器が提案されている。（例えば、特許文献１〜３）
特開Ｈ４−３４１７９０号 特開２０１４−１３６０２３号 特開２０１４−１５４５３２号

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、給電手段を構成する給電コイルから高い磁束密度の変動磁界を放射し、前記変動磁界が加熱手段を構成する受電コイルと誘導結合して生じる起電力および／あるいは加熱手段を構成する金属素材に生じる渦電流損によって加熱する、磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に提供することを目的とする。

この発明に係わる磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置は、最新の非接触電力伝送技術を適用するものであり、給電手段および／あるいは加熱手段を、非飽和状態とし、非共振状態とし、共振状態に近い非共振状態とし、負荷Ｑを５０以下とし、四角形のコイルとし、丸形のコイルとし、あるいはこれらの組合せとし、前記給電コイルに周波数が４１ＭＨｚ以下の比較的に低い周波数の交流電源を駆動して励磁電流を供給し、前記給電手段から高い磁束密度の変動磁界を放射させ、加熱手段が前記放射される変動磁界に誘導結合して起電力を生じあるいは渦電流損を生じて加熱され、前記加熱手段を内蔵する加熱調理器具あるいは加熱装置を効率よく加熱することができる。
なお、前記加熱手段を構成する受電コイルの抵抗線材にＰＴＣヒータを用いることにより、発熱手段と温度制御手段とを兼備えた加熱手が安価に実現できるメリットが得られる。

この発明の磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置は、加熱手段に誘起する起電力および／あるいは渦電流損によって、加熱手段自体が発熱することによって、加熱調理器あるいは加熱装置を内部から加熱し、前記調理器内の食材を効率よく加熱できる、磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に実現できる利点がある。

図１から図３、および請求項１に示すように、変動磁界によって誘導加熱する磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置において、前記磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置が、給電手段と、加熱手段とから構成され、前記給電手段が、交流電源を含み、給電コイルを含み、位相調整手段を含み、給電制御手段を含み、あるいはこれらの組合せを含み、前記交流電源が、４１ＭＨｚ以下の発振周波数であり、定電流並列共振形インバータであり、定電圧直並列共振形インバータであり、あるいはこれらの組合せであり、

前記給電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、５０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、あるいはこれらの組合せであり、かつ高い磁束密度の変動磁界を外部に放射し、前記位相調整手段が、コンデンサであり、リアクトルであり、コンデンサとリアクトルとの直列接続で構成され、前記給電コイルと直列に接続され、前記給電コイルと並列に接続され、前記給電コイルと直並列に接続され、あるいはこれらの組合せであり、

前記加熱手段が、耐熱抵抗線材を用いた受電コイルを含み、耐熱絶縁物容器を含み、耐熱金属容器を含み、温度制御手段を含み、金属素材を含み、あるいはこれらの組合せであり、前記受電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、５０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、耐熱抵抗線材を用いた閉ループコイルであり、前記温度制御手段を接続した閉ループコイルであり、あるいはこれらの組合せであり、

前記耐熱絶縁物容器が前記受電コイルに誘起する起電力によって発熱する抵抗線材によって加熱され、前記金属容器が渦電流損によって加熱され、前記温度制御手段によって温度上昇が制御され、前記金属素材が渦電流損によって加熱され、あるいはこれらの組合せによって、磁界誘導加熱を行う。

また、図１から図３および請求項２に示すように、前記給電コイルが、１回巻の閉ループコイルであり、1回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻の閉ループコイルであり、複数回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻でスパイラル巻の閉ループコイルであり、複数回巻のスパイラル巻でありかつ複数組の閉ループコイルであり、前記複数組のインダクタンス値が各組毎に設定され、前記複数組の変動磁界の放射量が各組毎に設定され、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３および請求項３に示すように、前記受電コイルが、1回巻の閉ループコイルであり、1回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻の閉ループコイルであり、複数回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、スパイラル巻の閉ループコイルであり、スパイラル巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、前記複数組の抵抗値が各組毎に設定され、前記複数組の発熱量が各組毎に設定され、あるいはこれらの組合せであり、かつ前記給電コイルと水平方向に対向している。
また、図１から図３および請求項４に示すように、前記抵抗線材が、ニクロム線材であり、カーボンファイバー材であり、炭素系素材であり、ＰＴＣ線材であり、ＰＴＣコード材であり、あるいはこれらの組合せである。

また、図１から図３および請求項５に示すように、前記温度抑制手段が、サーモスタットであり、ＰＴＣ素子であり、温度フューズであり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする。
また、図１から図３および請求項６に示すように、前記受電コイルが、ＰＴＣヒータで構成され、前記抵抗線材と温度調整手段とを兼備え、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３および請求項７に示すように、前記給電コイルが、リッツ線で構成され、テープ状の平打導体で構成され、扁平平角導体で構成され、低損失の導電材で構成され、あるいはこれらの組合せで構成される。

また、図１から図３、および請求項８に示すように、前記受電コイルが、テープ状の平打抵抗線あるいは平角抵抗線を用いて構成され、前記平打抵抗線を耐熱性絶縁物によってコーテイングして配置され、全体を耐熱絶縁良熱伝導材に封じられ、陶磁器に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱ガラスに緩衝手段を設けて封じられ、耐熱性樹脂に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱絶縁良熱伝導材により充填され、あるいはこれらを組合せて加熱手段としてユニット化される。
また、図１から図３、および請求項９に示すように、前記加熱手段が、調理器具の内底に設けられ、調理器具の内蓋に設けられ、調理器具の内側壁に設けられ、鍋に設けられ、皿に設けられ、ポットに設けられ、グリルに設けられ、オーブンに設けられ、融着手段によって加熱対象物に融着されて設けられ、あるいはこれらを組合せて設けられる。

また、図１から図３、および請求項１１に示すように、前記給電コイルが前記加熱調理器具および／あるいは加熱装置の表面をほぼ占有し、前記加熱手段が、前記給電コイルと耐熱絶縁盤を介して対向する任意のエリア内に配置され、前記対向する任意のエリア内に複数組が離散的に配置され、加熱対象物の周辺部に配置され、あるいはこれらの組合せで配置される。
また、図１から図３、および請求項１２に示すように、前記受電コイルの巻き数と面積との積を、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に対応し、前記給電コイルと受電コイルとの位置関係に対応し、前記加熱手段の容量に対応し、あるいはこれらの組合せに対応して設定する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の断面図であり、１１は給電手段、１２は加熱手段、２１は給電コイル、２２は受電コイル（図示せず、加熱手段１２に含む）、２３は交流電源、２４は耐熱絶縁盤、１００は調理鍋である。
ここで、前記給電コイル１１は非飽和状態で有り、非共振状態であり、共振状態に近い非飽和状態で有り、Ｑ値が５０以下であり、前記受電コイル２２が抵抗線材を用いた閉ループコイルであり、温度制御手段を接続して閉ループコイルを構成し、前記給電コイルと受電コイルとが間隔を隔てて水平方向に対向しているものとする。

なお、前記給電コイル２１を駆動する交流電源の電圧をEin*Sin(ωt)とし、前記給電コイル１１のインダクタンスをL1とし、ω=2πf=変動磁界の角周波数とすると、前記給電コイルに駈動される励磁電流Iin(A)は、Iin=(Ein/ωL1)Cos(ωt)となり、大きな励磁電流となるので、前記給電コイルと並列に位相調整手段（図示せず）を接続することで、前記交流電源に流れる励磁電流を給電コイルと並列に接続する位相調整手段との間で循環させ、負荷力率を改善した状態で、前記給電コイルに大きな励磁電流を流すことができる。

また、前記受電コイルに誘起する起電力が、前記給電コイルに駈動される交流電源の電圧に依存し、前記給電コイルの誘導性リアクタンスに依存し、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に依存し、前記受電コイルの巻き数と給電コイルの巻き数との比に依存し、前記受電コイルの面積に依存し、前記受電コイルの磁性体の比透磁率に依存し、あるいはこれらの組合せに依存することから、これらのパラメータを組み合わせることで、誘起する起電力従って加熱電力を試算して最適化することができる。
また、前記給電コイルに、短辺の厚みが表皮効果によって損失抵抗が大きくならない範囲内の平打ち導体を用い、テープ状の平打抵抗線あるいは平角抵抗線を用いて構成され、前記平打抵抗線を耐熱性絶縁物によってコーテイングして配置され、表皮効果による損失の増加を軽減することができる。
また、前記調理鍋の代わりに金属製の調理器具を用いることで、前記給電コイルから放射される高い磁束密度の変動磁界によって渦電流が生じ、前記金属製の調理器具を直接加熱することができる。

以上の説明では、本発明を調理器具に適用する場合について述べたが、その他の工業分野でも、部分的に加熱を要する場合、あるいは液体中の攪拌機を容器の外側から動作させる場合など、多様な磁界誘導加熱機器あるいは磁界誘導加熱装置として展開が可能となる。
また、前記給電コイルが前記加熱調理器具および／あるいは加熱装置の表面をほぼ占有し、前記加熱手段が、前記給電コイルと耐熱絶縁盤を介して対向する任意のエリア内に配置され、前記対向する任意のエリア内に複数組が離散的に配置され、加熱対象物の周辺部に配置され、あるいはこれらの組合せで配置される。

この発明は、変動磁界によって誘導加熱する磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置が、給電手段と加熱手段とから構成され、前記給電手段から放射される高い磁束密度の変動磁界が放射され、前記加熱手段において前記変動磁界に誘導結合して起電力を生じあるいは渦電流損を生じて発熱することによって、加熱調理器具および／あるいは加熱装置を効率良く加熱するためのものである。

従来から、給電コイルと誘導結合する受電コイルを用いる電磁誘導加熱装置あるいは電磁誘導機器が提案されている。（例えば、特許文献１〜３）
特開Ｈ４−３４１７９０号 特開２０１４−１３６０２３号 特開２０１４−１５４５３２号

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、給電手段を構成する給電コイルから高い磁束密度の変動磁界を放射し、前記変動磁界が加熱手段を構成する受電コイルおよび／あるいは金属素材と誘導結合して生じる起電力および／あるいは加熱手段を構成する金属素材に生じる渦電流損によって加熱する、磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に提供することを目的とする。

この発明に係わる磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置は、最新の非接触電力伝送技術を適用するものであり、給電手段および／あるいは加熱手段を、非飽和状態とし、非共振状態とし、共振状態に近い非共振状態とし、負荷Ｑを５０以下とし、四角形のコイルとし、丸形のコイルとし、金属鍋とし、全ての金属素材対応としあるいはこれらの組合せとし、前記給電コイルに周波数が４１ＭＨｚ以下の比較的に低い周波数の交流電源を駆動して励磁電流を供給し、前記給電手段から高い磁束密度の変動磁界を放射させ、加熱手段が前記放射される変動磁界に誘導結合して起電力を生じあるいは渦電流損を生じて加熱され、前記加熱手段を内蔵する加熱調理器具あるいは加熱装置を効率よく加熱することができる。
なお、前記加熱手段を構成する受電コイルの素材に、ＰＴＣヒータを用い、全ての金属素材を用い、かつ、前記加熱手段と温度制御手段とを兼備えた加熱手段が安価に実現できるメリットが得られる。

この発明の磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置は、加熱手段に誘起する起電力および／あるいは渦電流損によって、加熱手段自体が発熱することによって、加熱調理器あるいは加熱装置を内部から加熱し、前記調理器内の食材を効率よく加熱できる、磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に実現できる利点がある。

図１から図３、および請求項１に示すように、変動磁界によって誘導加熱する磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置において、前記磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置が、給電手段と、加熱手段とから構成され、前記給電手段が、交流電源を含み、給電コイルを含み、位相調整手段を含み、給電制御手段を含み、あるいはこれらの組合せを含み、前記交流電源が、４１ＭＨｚ以下の発振周波数であり、定電圧直列共振形インバータであり、定電流並列共振形インバータであり、定電圧直並列共振形インバータであり、あるいはこれらの組合せであり、

前記給電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、５０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、あるいはこれらの組合せであり、かつ高い磁束密度の変動磁界を外部に放射し、前記位相調整手段が、コンデンサであり、リアクトルであり、コンデンサとリアクトルとの直列接続で構成され、前記給電コイルと直列に接続され、前記給電コイルと並列に接続され、前記給電コイルと直並列に接続され、あるいはこれらの組合せであり、

前記給電制御手段が、交流電源の出力制御手段を含み、交流電源のパルス幅制御手段を含み、加熱手段の温度検出手段を含み、加熱手段の温度制御手段を含み、あるいはこれらの組合せを含み、前記加熱手段が、耐熱発熱体を用いた受電コイルを含み、耐熱絶縁物容器を含み、耐熱発熱体容器を含み、温度制御手段を含み、耐熱抵抗素材を含み、金属製容器を含み、あるいはこれらの組合せであり、

前記受電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、５０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、耐熱発熱素材のコイルであり、前記温度制御手段のコイルであり、前記金属製容器に流れる渦電流であり、あるいはこれらの組合せであり、 前記耐熱絶縁物容器が前記受電コイルに誘起する起電力によって発熱する抵抗線材によって加熱され、前記金属容器が渦電流損によって加熱され、前記温度制御手段によって温度上昇が制御され、前記金属素材が渦電流損によって加熱され、あるいはこれらの組合せによって、磁界誘導加熱を行う。

また、図１から図３および請求項２に示すように、前記給電コイルが、１回巻の閉ループコイルであり、1回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻の閉ループコイルであり、複数回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻でスパイラル巻の閉ループコイルであり、複数回巻のスパイラル巻でありかつ複数組の閉ループコイルであり、前記複数組のインダクタンス値が各組毎に設定され、前記複数組の変動磁界の放射量が各組毎に設定され、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３および請求項３に示すように、前記受電コイルが、1回巻の閉ループコイルであり、1回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻の閉ループコイルであり、複数回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、スパイラル巻の閉ループコイルであり、スパイラル巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、前記複数組の抵抗値が各組毎に設定され、前記複数組の発熱量が各組毎に設定され、あるいはこれらの組合せであり、かつ前記給電コイルと水平方向に対向している。
また、図１から図３および請求項４に示すように、前記抵抗線材が、金属素材であり、ニクロム材であり、カーボンファイバー材であり、炭素系素材であり、ＰＴＣ素材であり、耐熱絶縁物でコーテイングされ、耐熱絶縁物に収納され、あるいはこれらの組合せである。

また、図１から図３および請求項５に示すように、前記温度抑制手段が、サーモスタットであり、ＰＴＣ素子であり、交流電電源の制御手段であり、制御手段がパルス幅変調手段であり、温度フューズであり、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３および請求項６に示すように、前記受電コイルが、ＰＴＣヒータで構成され、前記抵抗線材と温度調整手段とを兼備え、あるいはこれらの組合せである。
また、図１から図３および請求項７に示すように、前記給電コイルが、リッツ線で構成され、テープ状の平打導体で構成され、扁平平角導体で構成され、低損失の導電材で構成され、あるいはこれらの組合せで構成される。

また、図１から図３、および請求項８に示すように、前記受電コイルが、テープ状の平打抵抗線あるいは平角抵抗線を用いて構成され、前記平打抵抗線を耐熱性絶縁物によってコーテイングして配置され、全体を耐熱絶縁良熱伝導材に封じられ、陶磁器に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱ガラスに緩衝手段を設けて封じられ、耐熱性樹脂に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱絶縁良熱伝導材により充填され、金属素材を含み、金属容器を含み、あるいはこれらを組合せて加熱手段としてユニット化される。
また、図１から図３、および請求項９に示すように、前記加熱手段が、調理器具の内底に設けられ、調理器具の内蓋に設けられ、調理器具の内側壁に設けられ、鍋に設けられ、皿に設けられ、ポットに設けられ、グリルに設けられ、オーブンに設けられ、融着手段によって加熱対象物に融着されて設けられ、あるいはこれらを組合せて設けられる。

また、図１から図３、および請求項１０に示すように、前記受電コイルに誘起する起電力が、前記給電コイルに駈動される交流電源の電圧に依存し、前記給電コイルに駈動される励磁電流に依存し、前記給電コイルの形状に依存し、前記給電コイルの誘導性リアクタンスに依存し、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に依存し、前記給電コイルの巻き数に依存し、前記受電コイルの巻き数に依存し、前記給電コイルと受電コイルとの巻線比に依存し、前記給電コイルの面積に依存し、前記受電コイルの面積に依存し、前記給電コイルの磁性体の透磁率に依存し、前記受電コイルの磁性体の透磁率に依存し、受電コイルに流れる渦電流に依存し、金属容器の材質に依存し、金属容器の透磁率に依存し、あるいはこれらの組合せに依存する。

また、図１から図３、および請求項１１に示すように、前記給電コイルが前記加熱調理器具および／あるいは加熱装置のテーブル表面をほぼ占有し、前記加熱手段が、前記給電コイルと耐熱絶縁盤を介して対向する任意のエリア内に配置可能であり、前記対向する任意のエリア内に複数組が離散的に配置可能であり、加熱対象物の周辺部に配置可能であり、あるいはこれらの組合せで配置可能である。
また、図１から図３、および請求項１２に示すように、前記受電コイルの巻き数と面積との積を、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に対応し、前記給電コイルと受電コイルとの位置関係に対応し、前記加熱手段の容量に対応し、あるいはこれらの組合せに対応して設定する。

また、図１から図３、および請求項１３に示すように、前記交流電源の周波数が、前記給電コイルと受電コイルとの何れか一方あるいは両方を非共振状態で動作可能とする周波数帯であり、３００ｋHz以下の周波数帯であり、高周波利用設備に割り当てられた周波数帯であり、ＩＳＭバンドに割当てられた周波数帯であり、あるいはこれらの組合せである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置の断面図であり、１１は給電手段、１２は加熱手段、２１は給電コイル、２２は受電コイル（図示せず、加熱手段１２に含む）、２３は交流電源、２４は耐熱絶縁盤、１００は調理鍋である。
ここで、前記給電コイル１１は非飽和状態で有り、非共振状態であり、共振状態に近い非飽和状態で有り、Ｑ値が５０以下であり、あるいはこれらの組合せであり、前記受電コイル２２が抵抗線材を用いた閉ループコイルを構成し、温度制御手段を接続して閉ループコイルを構成し、あるいはこれらを組み合わせされて前記調理鍋１００の底面に張り付けられ、前記給電コイルと受電コイルとが間隔を隔てて水平方向に対向しているものとする。
あるいは、前記調理鍋１００が金属製の鍋であり、前記給電コイルから放射された変動磁界によって渦電流が流れ、渦電流損を生じ、前記調理鍋の底面を加熱するものとする。

また、前記給電コイル２１は、駆動する交流電源２３によって、磁束密度が飽和しない構成であり、磁束密度が飽和しない構造であり、大電流を駆動できる空心であり、あるいはこれらの組合せとする。
また、前記給電手段１１が、前記給電コイル２１に、周波数が４１ＭＨｚ以下の交流電源を、直接駈動し、トランスを介して駆動し、位相制御手段を直列に接続して駈動し、位相制御手段を並列に接続して駈動し、位相制御手段を直並列に接続して駈動し、リアクタを介して駆動し、周波数を変換して駆動し、あるいはこれらの組合せで大電流の励磁電流を供給し、前記給電コイルから高出力の変動磁界を放射させ、前記調理鍋１００の底面に設けられた加熱手段１２を加熱し、前記加熱手段１２が、内蔵する受電コイル２２に誘起する起電力を、前記受電コイル自身が抵抗線材用いた閉ループコイルによって熱エネルギーに変換し、全体として磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置を安価に構成する。

なお、前記給電コイル２１を駆動する交流電源の電圧をEin*Sin(ωt)とし、前記給電コイル１１のインダクタンスをL1とし、ω=2πf=変動磁界の角周波数とすると、前記給電コイルに駈動される励磁電流Iin(A)は、Iin=(Ein/ωL1)Cos(ωt)となり、大きな励磁電流となるので、前記給電コイルと並列に位相調整手段（図示せず）を接続することで、前記交流電源に流れる励磁電流を給電コイルと並列に接続する位相調整手段との間で循環させ、負荷力率を改善した状態で、前記給電コイルに大きな励磁電流を流すことができる。

また、前記受電コイルに誘起する起電力が、前記給電コイルに駈動される交流電源の電圧に依存し、前記給電コイルの誘導性リアクタンスに依存し、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に依存し、前記受電コイルの巻き数と給電コイルの巻き数との比に依存し、前記受電コイルの面積に依存し、前記受電コイルの磁性体の比透磁率に依存し、あるいはこれらの組合せに依存することから、これらのパラメータを組み合わせることで、誘起する起電力従って加熱電力を試算して最適化することができる。
また、前記給電コイルに、短辺の厚みが表皮効果によって損失抵抗が大きくならない範囲内の平打ち導体を用い、テープ状の平打抵抗線あるいは平角抵抗線を用いて構成され、前記平打抵抗線を耐熱性絶縁物によってコーテイングして配置され、表皮効果による損失の増加を軽減することができる。
また、前記調理鍋の代わりに金属製の調理器具を用いることで、前記給電コイルから放射される高い磁束密度の変動磁界によって渦電流が生じ、前記金属製の調理器具を直接加熱することができる。

以上の説明では、本発明を調理器具に適用する場合について述べたが、その他の工業分野でも、部分的に加熱を要する場合、あるいは液体中の攪拌機を容器の外側から動作させる場合など、多様な磁界誘導加熱機器あるいは磁界誘導加熱装置として展開が可能となる。
また、前記給電コイルが前記加熱調理器具および／あるいは加熱装置の表面をほぼ占有し、前記加熱手段が、前記給電コイルと耐熱絶縁盤を介して対向する任意のエリア内に配置され、前記対向する任意のエリア内に複数組が離散的に配置され、加熱対象物の周辺部に配置され、あるいはこれらの組合せで配置される。
また、受電コイルの代わりに金属鍋を用い、前記給電コイルから放射された変動磁界によって前記金属鍋の底面に渦電流が流れ、渦電流損が発生し、前記金属鍋を高い効率で加熱うることができる。

Claims (13)

1. 変動磁界によって誘導加熱する磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置において、
   前記磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置が、少なくとも、給電コイルと、受電コイルと、配電手段と、加熱手段とから構成され、
   前記給電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、２０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、あるいはこれらの組合せであり、
   前記受電コイルが、非飽和状態であり、非共振状態であり、共振状態に近い非共振状態であり、２０以下の負荷Ｑ値であり、四角形のコイルであり、円形のコイルであり、抵抗線材を用いた閉ループコイルであり、温度制御手段を接続した閉ループコイルであり、あるいはこれらの組合せであり、
   前記配電手段が、前記給電コイルに４１ＭＨｚ以下の交流電源を、直接駆動し、周波数を変換して駆動し、トランスを接続して駆動し、位相調整手段を直列に接続して駆動し、位相調整手段を並列に接続して駆動し、リアクタを接続して駆動し、給電制御手段を接続して駆動し、あるいはこれらを組み合わせて駆動して、前記給電コイルから変動磁界を放射させ、
   前記加熱手段が、前記受電コイルを含み、耐熱容器を含み、耐熱絶縁物を含み、緩衝材を含み、耐熱容器に設けられ、耐熱絶縁物に設けられ、前記受電コイルに誘起する起電力によって加熱され、前記受電コイルの抵抗線材によって加熱され、温度制御手段によって温度上昇が制御され、あるいはこれらの組合せによって磁界誘導加熱を行うことを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
2. 前記請求項第１項において、前記受電コイルが、1回巻の閉ループコイルであり、1回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、複数回巻の閉ループコイルであり、複数回巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、スパイラル巻の閉ループコイルであり、スパイラル巻でかつ複数組の閉ループコイルであり、前記複数組の抵抗値が各組毎に設定され、前記複数組の発熱量が各組毎に設定され、あるいはこれらの組合せであり、かつ前記給電コイルと水平方向に対向していることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
3. 前記請求項第１項あるいは第２項において、前記受電コイルが、非共振状態であり、抵抗線材により閉ループコイルを構成し、温度制御手段を介して閉ループコイルを構成し、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
4. 前記請求項第１項から第３項までの何れかにおいて、前記抵抗線材が、ニクロム線材であり、カーボンファイバー材であり、炭素系素材であり、ＰＴＣ線材であり、ＰＴＣコード材であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
5. 前記請求項第１項から第３項までの何れかにおいて、前記温度抑制手段が、サーモスタットであり、ＰＴＣヒータであり、温度フューズであり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
6. 前記請求項第１項から第５項までの何れかにおいて、前記受電コイルが、ＰＴＣヒータで構成され、前記抵抗線材と温度調整手段とを兼備え、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
7. 前記請求項第１項から第６項までの何れかにおいて、前記給電コイルが、リッツ線で構成され、テープ状の平打ち導体で構成され、平角導体で構成され、低損失の導電材で構成され、あるいはこれらの組合せで構成されることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
8. 前記請求項第１項から第７項までの何れかにおいて、前記受電コイルが、テープ状の平打ち抵抗線あるいは平角抵抗線を用いて構成され、前記平打ち抵抗線と耐熱性の絶縁物とをサンドイッチ状に重ね合わされてフラットワイズ巻とし、中空抵抗線として用いられ、全体を耐熱絶縁良熱伝導材に封じられ、陶磁器に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱ガラスに緩衝手段を設けて封じられ、耐熱性樹脂に緩衝手段を設けて封じられ、耐熱絶縁良熱伝導材により充填され、あるいはこれらを組合せて加熱手段としてユニット化されることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
9. 前記請求項第１項から第８項までの何れかにおいて、前記加熱手段が、調理器具の内底に設けられ、調理器具の内蓋に設けられ、調理器具の内側壁に設けられ、鍋に設けられ、皿に設けられ、ポットに設けられ、グリルに設けられ、オーブンに設けられ、融着手段によって加熱対象物に融着されて設けられ、あるいはこれらを組合せて設けられることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
   
10. 前記請求項第１項から第９項までの何れかにおいて、前記受電コイルに誘起する起電力が、前記給電コイルに駈動される交流電源の電圧に依存し、前記給電コイルに駈動される励磁電流に依存し、前記給電コイルの形状に依存し、前記給電コイルの誘導性リアクタンスに依存し、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に依存し、前記給電コイルの巻き数に依存し、前記受電コイルの巻き数に依存し、前記給電コイルと受電コイルとの巻線比に依存し、前記給電コイルの面積に依存し、前記受電コイルの面積に依存し、前記給電コイルの磁性体の透磁率に依存し、前記受電コイルの磁性体の透磁率に依存し、あるいはこれらの組合せに依存することを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
    
11. 前記請求項第１項から第１０項までの何れかにおいて、前記加熱手段が、単数でかつ複数個所に配置され、複数組でかつ複数個所に配置され、加熱対象物の周辺部に配置され、あるいはこれらの組合せで加熱器具あるいは加熱装置に配置されることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
    
12. 前記請求項第１項から第１１項までの何れかにおいて、前記受電コイルの巻き数と面積との積を、前記給電コイルと受電コイルとの間隔に対応し、前記給電コイルと受電コイルとの位置関係に対応し、前記加熱手段の容量に対応し、あるいはこれらの組合せに対応して設定することを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。
    
13. 前記請求項第１項から第１２項までの何れかにおいて、前記交流電源の周波数が、前記給電コイルと受電コイルとの何れか一方あるいは両方を非共振状態で動作可能とする周波数帯であり、３０ｋHz以下の周波数帯であり、高周波利用設備に割り当てられた周波数帯であり、ＩＳＭバンドに割当てられた周波数帯であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする磁界誘導加熱調理器および磁界誘導加熱装置。

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